Программа для проектирования мотоциклов на русском
20 бесплатных программ для 3D-моделирования
Программы для 3D-моделирования могут помочь превратить некоторые идеи в красивые модели и прототипы, которые впоследствии можно будет использовать в самых разных целях. Эти инструменты позволяют создавать модели с нуля, независимо от уровня подготовки. Некоторые 3D редакторы достаточно просты, так что их в короткие сроки освоит даже новичок. Сегодня 3D-модели используются в самых различных сферах: это кино, компьютерные игры, дизайн интерьера, архитектура и многое другое.
Выбор оптимального программного обеспечения для моделирования часто бывает трудным, так как непросто найти программу, в которой был бы весь необходимый функционал. FreelanceToday предлагает вашему вниманию 20 бесплатных программ для 3D-моделирования.
Программа Wings 3D является продвинутым инструментом для трехмерного моделирования. Пользователям предоставляется множество инструментов, с помощью которых можно создавать очень реалистичные модели. Wings 3D имеет настраиваемый интерфейс, встроенный инструмент отображения AutoUV и может экспортировать готовые файлы в большинство популярных 3D-форматов. Несмотря на все свои достоинства, такие, как поддержка виртуального отображения для симметричного моделирования, Wings 3D не поддерживает анимацию.
Доступно для: Windows, | OS X | Linux
Daz Studio – это мощное и при этом совершенно бесплатное программное обеспечение для трехмерного моделирования. Нельзя сказать, что это легкий для освоения инструмент – новичкам придется долго изучать возможности программы. Создатели программы позаботились о пользовательском опыте, но удобство Daz Studio удастся оценить далеко не сразу. Одной из фишек программы является создание 3D-изображений с GPU ускорением во время рендеринга, что дает возможность создавать очень реалистичные модели. Также в Daz Studio имеется поддержка создания сцен и функционал для анимации моделей.
Доступно для: Windows, | OS X
Бесплатное программное обеспечение для 3D-моделирования Open SCAD создано для серьезного проектирования (промдизайн, интерьеры, архитектура). Художественные аспекты создателей программы интересовали в гораздо меньшей степени. В отличие от других программ подобного плана, Open SCAD не является интерактивным инструментом – это 3D-компилятор, который отображает детали проекта в трехмерном виде.
Доступно для: Windows, | OS X | Linux
Программа AutoDesk 123D – это большой набор различных инструментов для CAD и 3D-моделирования. С помощью программы можно проектировать, создавать и визуализировать практически любые 3D-модели. AutoDesk также поддерживает технологию 3D-печати. Основной сайт AutoDesk 123D имеет несколько сателлитов, где можно найти множество интересных бесплатных 3D-моделей, с которыми можно поэкспериментировать или просто использовать их в личных целях.
Доступно для: Windows, | OS X | IOS |
Meshmixer 3.0 позволяет проектировать и визуализировать 3D-конструкции путем объединения двух или нескольких моделей всего за несколько простых шагов. В программе для этого имеется удобная функция «cut and paste», то есть можно вырезать из модели нужные части и вставлять их в другую модель. Программа даже поддерживает лепку – пользователь может создавать виртуальную скульптуру, формируя и уточняя поверхность точно так же, как если бы он лепил модель из глины. И все это в режиме реального времени! Программа поддерживает 3D-печать, готовые модели полностью оптимизированы для отправки в принтер.
Доступно для: Windows, | OS X
3DReshaper является доступным и простым в использовании программным обеспечением для 3D-моделирования. Программу можно использовать в различных областях, таких как искусство, горнодобывающая промышленность, гражданское строительство или судостроение. 3DReshaper поставляется с поддержкой различных сценариев и текстур и имеет множество полезных инструментов и функций, облегчающих процесс трехмерного моделирования.
Доступно для: Windows
Бесплатная программа 3D Crafter предназначена для 3D-моделирования в режиме реального времени и создания анимаций. Основная фишка данного редактора – интуитивно понятный подход «drag-and-drop». Сложные модели могут быть построены с помощью простых форм, программа поддерживает скульптурное моделирование и 3D-печать. Это один из самых удобных инструментов для создания анимации.
Доступно для: Windows
PTC Creo – это комплексная система, созданная специально для инженеров, работающих в сфере машиностроения, а также для конструкторов и технологов. Программа также будет полезна для дизайнеров, которые создают продукты, используя методы автоматизированного проектирования. Прямое моделирование позволяет создавать конструкции по существующим чертежам или использовать программу для визуализации новых идей. Изменения в геометрию объекта можно внести очень быстро, что существенно ускоряет процесс работы. Программа, в отличие от предыдущих, платная, однако есть 30-дневный триал и бесплатная версия для преподавателей и студентов.
Доступно для: Windows
Бесплатное программное обеспечение LeoCAD – это система автоматизированного проектирования виртуальных моделей LEGO. Есть версии для Windows, Mac OS и Linux. Программа может стать хорошей альтернативой Lego Digital Designer (LDD), так как имеет простой интерфейс, поддерживает ключевые кадры и работает в режиме анимации. Именно поддержка анимации выделяет LeoCAD на фоне других программ подобного плана.
Доступно для: Windows, | OS X | Linux
Программа VUE Pioneer поможет создать трехмерную модель для визуализации ландшафта. Софт может быть полезен для продвинутых пользователей, которые ищут удобные инструменты для рендеринга. Pioneer позволяет создавать удивительные 3D-ландшафты благодаря наличию большого количества пресетов и обеспечивает прямой доступ к Cornucopia 3D-контенту. С помощью программы можно создать множество эффектов освещения.
Доступно для: Windows, | OS X
Netfabb – это не только программа для просмотра интерактивных трехмерных сцен, с его помощью можно анализировать, редактировать и изменять 3D-модели. Программа поддерживает 3D-печать и является самым легким и простым инструментом с точки зрения установки и использования.
Доступно для: Windows, | OS X | Linux
Бесплатная программа NaroCad – это полноценная и расширяемая система автоматического проектирования, основанная на технологии OpenCascade, и работающая на платформах Windows и Linux. В программе имеется весь необходимый функционал, имеется поддержка основных и усовершенствованных операций трехмерного моделирования. Функции программы могут быть расширены с помощью плагинов и программного интерфейса.
Доступно для: Windows, | Linux
LEGO Digital Designer позволяет строить трехмерные модели с использованием виртуальных кирпичиков (блоков) конструктора LEGO. Результат можно экспортировать в различные форматы и продолжить работу в других 3D-редакторах.
Доступно для: Windows, | OS X
Бесплатную программу ZCAD можно использовать для создания 2D и 3D- чертежей. Редактор поддерживает различные платформы и обеспечивает большие углы обзора. Наличие множества удобных инструментов, позволяет решить большинство проблем, связанных с моделированием трехмерных объектов. Пользовательский интерфейс программы простой и понятный, что существенно облегчает процесс рисования. Готовый проект можно сохранить в формате AutoCAD и других популярных 3D-форматах.
Доступно для: Windows, | Linux
Бесплатная версия Houdini FX, Houdini Apprentice, пригодится студентам, художникам и любителям, создающим некоммерческие проекты трехмерных моделей. Программа обладает несколько урезанным, но вместе с тем достаточно широким функционалом и тщательно продуманным пользовательским интерфейсом. К недостаткам бесплатной версии можно отнести водяной знак, который отображается на 3D-визуализации.
Доступно для: Windows, | OS X | Linux
Приложение для создания рабочих дизайн-листов позволяет создавать достаточно подробные 3D-модели. Создатели программы позаботились о функциях, позволяющих устранять проблемные места путем изменений и дополнений к существующему дизайну. Также с помощью DesignSpark можно быстро изменить концепцию 3D-продукта. Программа поддерживает прямую технику моделирования и 3D-печать моделей.
Доступно для: Windows
FreeCAD – это параметрический 3D-моделлер, разработанный для создания реальных объектов любого размера. Пользователь может легко изменить дизайн, используя историю модели и изменяя отдельные параметры. Программа мультиплатформенная, умеет считывать и записывать различные форматы файлов. FreeCAD позволяет создавать собственные модули и затем использовать их в дальнейшей работе.
Доступно для: Windows, | OS X | Linux
Бесплатная программа Sculptris откроет перед пользователями окно в захватывающий мир 3D. Особенностями Sculptris являются удобная навигация и простота использования. Программу легко освоит даже новичок, у которого нет никакого опыта в цифровом искусстве или трехмерном моделировании. Процесс работы построен так, что можно забыть о геометрии и просто создавать модель, при этом бережно расходуя ресурсы компьютера.
Доступно для: Windows, | Linux
Программу MeshMagic можно использовать для 3D-рендеринга файлов, а также для создания двухмерных объектов или их конвертации в 3D. Программное обеспечение имеет интуитивно понятный интерфейс и может использоваться для решения самых разных задач. В настоящее время Mesh Magic поддерживает только Windows. Результат сохраняется в популярном формате STL, который можно открыть и редактировать в большинстве онлайн и оффлайн инструментов для 3D-моделирования.
Доступно для: Windows
Open Cascade – это комплект разработчика программного обеспечения, предназначенный для создания приложений, связанных с 3D-CAD. Он включает в себя специальные, разработанный сообществом C++ библиотеки классов, которые можно использовать для моделирования, визуализации и обмена данных, а также для быстрой разработки приложений.
Доступно для: Windows, | OS X | Linux
Проектирование и расчет рамных конструкций мототранспортных средств с применением комплекса программ APM WinMachine
В этой статье мы хотели бы поделиться своим опытом работы с отечественной CAD/CAE-системой APM WinMachine, созданной в НТЦ АПМ. Эта система уже в течение трех лет успешно используется нашим предприятием при проектировании как мототранспортных средств, так и других изделий.
В 60-70-е годы завод выпускал мотороллеры «Вятка» и «Электрон», а также боковые прицепы к мотоциклу ИЖ. В конце 90-х годов, продолжая традицию изготовления мототранспортной техники, завод приступил к изготовлению и выпуску мини-мотороллера скутерного типа «Стриж» и мини-байка мотоциклетного типа с объемом двигателя 50 см3.
С самого начала нам было понятно, что быстро и на высоком уровне решить весь комплекс сложных проблем проектирования подобных конструкций можно только с помощью новейших компьютерных технологий. Однако имея в штате квалифицированных специалистов с богатым опытом «ручного» проектирования, мы серьезно рассматривали целесообразность применения новейших программных продуктов. Было ясно, что без современного инженерного анализа выпускаемого оборудования невозможно создать изделие, конкурентоспособное на рынке мототранспортных средств, который перенасыщен множеством предложений как отечественных, так и зарубежных компаний.
Понятно, что в этой ситуации нужно было совершить качественный прорыв как в плане проектирования выпускаемой продукции, так и в технологическом плане.
На российском рынке программных продуктов наше внимание привлек программный комплекс АРМ WinMachine, который во многом удовлетворял нашим потребностям. После демонстрации и пробной эксплуатации мы приобрели эту систему. НТЦ АПМ провел полноценное обучение наших сотрудников, что явилось мощным стимулом для внедрения программного обеспечения в производство.
Мы рассматривали и многие другие предложения зарубежных производителей (что касается отечественных программных продуктов, то в этом секторе рынка других предложений просто нет), но выбор осознанно был сделан в пользу отечественной системы АРМ WinMachine, главным образом благодаря ее функциональным возможностям. Еще одним немаловажным фактором явилась относительно низкая стоимость этого программного комплекса она на порядок ниже, чем у продуктов западных производителей. Удобно, что у APM WinMachine русскоязычный интерфейс и имеется руководство пользователя на русском языке.
Наконец, для любого пользователя (и мы здесь не исключение), очень важно, чтобы разработчик в любой момент мог помочь консультацией, обучением и настройкой поставляемых решений под наши конкретные запросы. НТЦ АПМ готов предоставить подобные услуги. Время показало, что мы сделали правильный выбор.
Современный взгляд на проблему проектирования с использованием программного обеспечения НТЦ АПМ
Наш завод широко использует весь комплекс программ АРМ WinMachine при проектировании станков различных модификаций (деревообрабатывающих станков и фасовочных автоматов), а также мототранспортных средств.
Программный комплекс АРМ WinMachine успешно применяется для расчета, конструирования и оптимизации как отдельных элементов станков и мототехнических изделий, так и их конструкций в целом. Под составными частями станков понимаются детали привода вращательного и поступательного движения, корпусные детали, станины и составляющие их элементы. Очевидно, что все без исключения конструкции станков включают также различные виды передач, валов, осей, подшипников, соединений и пр.
Если рассматривать конструкции мототехнических средств, то все они содержат металлоконструкции, которые можно смоделировать набором стержневых, пластинчатых либо твердотельных элементов и их произвольных комбинаций. Все это многообразие деталей и узлов можно спроектировать в системе APM WinMachine.
Одним из главных факторов, позволяющих сегодня успешно использовать систему, является то, что и процесс подготовки к расчету, и собственно расчет интуитивно понятны и соответствуют нашим традиционным представлениям. Для того чтобы работать с этим пакетом программных продуктов, не нужно переучиваться и менять свои привычки. Следует отметить, что модули, входящие в состав системы АРМ WinMachine, имеют удобный интерфейс, что дает возможность быстро подготавливать и редактировать необходимую для выполнения расчета информацию.
Подробнее нам хотелось бы рассмотреть модуль расчета металлических конструкций АРМ Structure3D, который мы наиболее часто используем, особенно при проектировании мототранспортных средств.
Модуль АРМ Structure3D
C помощью модуля АРМ Structure3D можно:
• cоздать любую по сложности модель рамы мотоцикла при жестком и шарнирном соединении элементов конструкции (в случае необходимости возможен вариант нецентрального соединения стержневых элементов конструкции);
• закрепить любую точку конструкции при произвольном характере такого соединения;
• нагрузить конструкцию произвольным набором силовых факторов, в том числе произвольной комбинацией сил и моментов. (Это позволило нам при расчете рамных конструкций рассматривать различные составляющие нагрузок, возникающие у транспортного средства при равномерном движении, при ускоренном движении, а также наезде на препятствие);
• задать графически либо численно произвольный по форме переменный режим внешнего нагружения;
• ввести силовые факторы в виде возможных перемещений произвольных точек.
С помощью АРМ Structure3D конструктор получает:
• карту распределения напряжений по длине и по сечению для произвольной точки конструкции как эквивалентных, так и по отдельным компонентам;
• карту перемещений элементов конструкции результирующую и покомпонентную;
• величины собственных частот и cобственные формы;
• карты изменения напряжений и перемещений в случае вынужденных колебаний конструкции.
Отметим, что решение задач напряженно-деформированного состояния выполняется методом конечных элементов, а разбивка на конечные элементы производится в автоматическом режиме с возможностью ручной корректировки.
Понятно, что задача прочностного анализа для мототранспортных средств является первостепенной, так как от прочности и долговечности этой техники зависит уверенность водителя, безопасность пассажиров и других участников дорожного движения. Иногда приходится слышать, что якобы решить подобные задачи можно и традиционным ручным методом, но как бы вас ни уверяли в обратном, без использования специальных расчетных программ сделать это невозможно.
С помощью вышеупомянутого модуля нами решены многие конструкторские задачи. Рассмотрим технологию проектирования в среде APM Structure 3D на примере мини-байка, показанного на рис. 1.
Расчетная модель рамы мини-байка изображена на рис. 2. Она представляет собой сварной трубчатый каркас с пластинчатыми усилителями. Такая модель называется пластинчато-стержневой. Ее довольно легко создать с помощью редактора модуля APM Structure3D.
В нижней части рулевой колонки и на конце маятника (задней вилки) в месте установки колес расположена жесткая опора (разрешено перемещение в опоре по ходу движения мини-байка и вращение вокруг оси колес). Шарнирная опора размещена в зоне оси маятника (разрешено вращение вокруг оси).
Нагрузка прикладывается в тех местах, где рама испытывает усилия в зоне центра тяжести от собственного веса мини-байка, а также в зоне размещения водителя от веса самого водителя. Вес мини-байка составляет 65 кг, грузоподъемность 105 кг.
На рис. 3 показаны карта эквивалентных напряжений и деформаций и карта распределения напряжений по сечению, полученные методом конечных элементов. Кроме эквивалентных напряжений можно выводить аналогичные карты компонентов перемещений и напряжений, что в некоторых случаях оказывается достаточно удобно для анализа.
Одной из важных характеристик конструкции являются значения частот, при которых она впадает в резонанс, и собственные формы, определяющие поведение конструкции вблизи резонансной частоты. Такая характеристика рамы мини-байка приведена на рис. 4.
На базе легкового мини-байка (модель 2.605) был спроектирован его грузовой вариант (модель 2.405; рис. 5). Вес грузового мини-байка составляет 75 кг, грузоподъемность в зоне водителя 105 кг, грузоподъемность багажника 75 кг.
В качестве следующего примера приведем вариант оболочечной конструкции, которая является опорой для крепления фары. Ее напряженно-деформированное состояние показано на рис. 6.
Иными словами, мы внимательно рассмотрели различные варианты конструктивного исполнения всех деталей и узлов мини-байка, что позволило модернизировать и модифицировать первоначальный прототип.
Заключение
Понятно, что любой расчет важен не сам по себе, а является инструментом для комплексного и всестороннего анализа проектируемого оборудования и принятия на его основе правильных конструкторских решений.
В связи с этим нами были рассмотрены десятки вариантов возможных конструктивных исполнений. Мы тщательно проанализировали их в плане статической прочности, выносливости, а также с позиции жесткости и динамических характеристик создаваемых конструкций. Можно с уверенностью утверждать, что принятые в ходе проектирования конструкторские решения являются лучшими со всех точек зрения, а выпускаемые транспортные средства близки к оптимальным по весу и по техническим характеристикам, включая долговечность и стоимость.
Были проанализированы и оптимизированы не только и не столько пространственно-рамные металлоконструкции производимых транспортных средств, но и размеры поперечных сечений профилей, из которых они изготовлены.
Проектируемые нами транспортные средства проходят всестороннюю проверку на полигонах, и по результатам полигонных испытаний делается вывод относительно пригодности изделий к эксплуатации. Конечно, такие испытания очень дорогое удовольствие, особенно если предприятие не имеет своего полигона, а арендует его на время проведения подобных тестов. Использование системы APM WinMachine позволяет определить величины и характер распределения напряжений в любом сечении и сделать вывод относительно статической и усталостной прочности всех без исключения элементов конструкции и деталей. Имея такие данные, полигонные испытания можно не проводить вовсе либо свести их к минимуму.
Естественно, использование такой CAE-системы существенно снижает себестоимость проектно-конструкторских работ и повышает их качество. Как известно, целью любого производства является улучшение технических характеристик изделий при минимуме затрат. В связи с этим подчеркнем, что время, в течение которого окупается система, зависит от того, насколько интенсивно она применяется. На нашем предприятии система окупила себя в течение нескольких месяцев.
В заключение отметим и тот факт, что используемое нами программное обеспечение создано российскими разработчиками. Оно помогает реализовать в производстве последние достижения ученых в области математики, механики, конечно-элементного анализа и численных методов. Подобное ПО позволяет нашим специалистам создавать конструкции, не уступающие изделиям мировых лидеров в этом секторе рынка.
Хорошо, что есть такой продукт, как система APM WinMachine! Мы предполагаем широко использовать ее и впредь, и не только в части инженерного анализа, но и при выполнении графических работ.